基于stc的智能车灯参数测试仪的开发与设计本科毕业论文(编辑修改稿)

基于stc的智能车灯参数测试仪的开发与设计本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

低功耗。 供电电压从 5V降到 3V、 2V 甚至 1V左右。 工作电流从 mA 级降到μ A级。 在生产工艺上以 CMOS 代替 NMOS，并向 HCMOS 过渡； 系统扩展与配置。 有供扩展外部电路用的三总线结构 DB、 AB、 CB，以方便构成各种应用系统。 根据单片机网络系统、多机系统的特点专门开发 出单片机串行总线。 此外，还特别配 置有传感器，人机对话 、网络多通道等 接口，以便构成网络和多机系统。 综上所述，此次毕业设计采用单片机控制方式。 方案论证 本系统中为什么要采用光敏电阻器、 STC89C52RC 系列单片机和 1602 液晶显示屏呢。 以下我将详细介绍。 主控单片机的选择 整个测量系统都以主控单片机为控制核心，因此主控芯片的选择和应用非常重要。 本系统选用 STC89C52RC 单片机。 本设计采用 STC89C 系列的 STC89C52RC 作为主控芯片是根据方案论证的结果。 本系统的监控参数较少，计算不是特别复杂，选择宏晶科技 公司的 STC89C52RC 单片机完全可以满足系统的要求，并且 STC89C 系列的单片机价格便宜，开发简单，从开发周期和研发费用上来说是合理的选择。 主要特性如下 ： 8051 单片机， 6 时钟 /机器周期和 12 时钟 /机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统 8051. ： ～ （ 5V单片机） /～ （ 3V 单片机） ： 0～ 40MHz，相当于普通 8051 的 0～ 80MHz，实际工作频率可达48MHz 8K 字节 512 字节 RAM I/O 口（ 32 个），复位后为： P1/P2/P3/P4 是准双向口 /弱上拉， P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。 （在系统可编程） /IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（ RxD/,TxD/）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。 第 2 章 设计方案 7 EEPROM 功能 3 个 16 位定时器 /计数器。 即定时器 T0、 T T2 4 路，下降沿中断或低电平触发电路， Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒 （ UART），还可用定时器软件实现多个 UART ： 40～ +85℃（工业级） /0～ 75℃（商业级） STC89C52RC 单片机的工作模式： 掉电模式：典型功耗 A,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序。 空闲模式：典型功耗 2mA 正常工作模式：典型功耗 4Ma～ 7mA 掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备。 图 22 STC89C52RC 引脚图 STC89C52RC 引脚功能说明 VCC（ 40 引脚）：电源电压 VSS（ 20 引脚）：接地 P0 端口（ ～ ， 39～ 32 引脚）： P0 口是一个漏极开路的 8 位双向 I/O 口。 作为输出端口，每个引脚能驱动 8 个 TTL 负载，对端口 P0写入“ 1”时，可以作为高阻抗输入。 在访问外部程序和数据存储器时， P0 口也可以提供低 8 位地址和 8 位数据的复用总第 2 章 设计方案 8 线。 此时， P0口内部上拉电阻有效。 在 Flash ROM 编程时， P0端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。 验证时，要求外接上拉电阻。 P1 端口（ ～ ， 1～ 8 引脚）： P1 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 P1 的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式） 4 个 TTL 输入。 对端口写入 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。 P1 口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流（）。 此外， 和 还可以作为定时器 /计数器 2 的外部技术输入（ ）和定时器/计数器 2 的触发输入（ ） P2 端口（ ～ ， 21～ 28 引脚）： P2口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。 P2的 输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式） 4 个 TTL 输入。 对端口写入 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。 P2 作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（）。 在访问外部程序存储器和 16 位地址的外部数据存储器（如执行“ MOVX @DPTR”指令）时， P2送出高 8 位地址。 在访问 8 位地址的外部数据存储器（如执行“ MOVX @R1”指令）时， P2 口引脚上的内容（就是专用寄存器（ SFR）区中的 P2 寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。 在对 Flash ROM 编程和程序校验期间， P2也接收高位地址和一些控制信号。 P3 端口（ ～ ， 10～ 17 引脚）： P3 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。 P3 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式） 4 个 TTL 输入。 对端口写入 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。 P3 做输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流（）。 在对 Flash ROM 编程或程序校验时， P3 还接收一些控制信号。 光感应器的选用 选择光传感器时，最重要的一点是理解哪项规格参数是最为 关键的。 一般来说，在选择一个光传感器时，需要着重考虑的因素包括光谱响应 /IR 抑制、最大勒克斯数、光敏度、集成的信号调节功能、功耗以及封装大小等 6 个重要规格。 这 6 个规格的具体描述如下： 光谱响应 /IR 抑制：环境光传感器应该仅对 400nm 至 700nm 光谱的范围有感应。 最大勒克斯数：大多数应用为 1 万勒克斯。 光敏度：根据光传感器的镜片类别，光线通过镜片后，光衰减可以在 25[[%]]50[[%]]之间。 低光敏度非常关键 (5 勒克斯 )，必须选择可以在这个范围内工作的光传感器。 集成的信号调节功能 (即放大器和 ADC)：一些传感器可能提供非常小的封装，但是却需要一个外部放大器或无源元件来获取所需的输出信号。 具有更高集成度的光传感器省去了外部元件 (ADC、放大器、电阻器、电容器等 )，具有更多的优势。 第 2 章 设计方案 9 功耗：对于要承受高勒克斯 (1 万勒克斯 )的光传感器来说，最好采用非线性模拟输出或数字输出。 封装大小：对于大多数应用来说，封装都是越小越好。 现在可提供的较小封装尺寸约为。 而尺寸为 的 4 引脚封装则是下一代封装。 采用小型封装的光传感器多种多样，而且价格合理。 数 十年来，无源器件一直活跃市场，随着光敏电阻、光电二极管及光电晶体管等变得越来越普通和便宜，它们被从夜间照明灯到数码相机的众多消费产品广泛采用。 而登场不久的集成器件把一个光电晶体管或光电二极管与电流放大器集成起来，以实现片上校准、过滤和更高的分辨率。 当分辨率较高时，低光能力、电源抑制等功能发挥作用，这类器件正在扩大环境光传感器的应用范围和有效性。 最简单的光传感器是光敏电阻，可以通过两个终端之间的通道来对其鉴别。 低端版本使用 CdS(硫化镉 )制造，而比较昂贵的类型则使用 GaAs 制造。 GaAs 的能带隙较小，使 其能够吸收红外光中的低能光子，使电子跃迁到传导带。 参考元件的数据显示，其照度范围是 1~100lux，但具有各种阻值。 综合考虑，这里选用光敏电阻测照度，它具有灵敏度高，工作电流大，光谱响应范围宽与所测光强范围宽，无极性使用方便的优点。 下面介绍以硫化镉制成的光敏电阻器： 光敏电阻 CDS 符号如图 23 所示 图 23 光敏电阻 CDS 之符号 光敏电阻器以硫化隔制成，所以简称为 CDS，通常使用热压结晶体之光电传导零件，其特性有： : CDS 之相对灵敏度与照射光线之灵敏度有关，波 长从 5500 至 6500A(1A=1． 108cm)之第 2 章 设计方案 10 间有最大的灵敏度。 ： 在同样之电压下，照度愈强，光电流愈大，亦即是电阻愈小，适当的添加杂质，便能使照度在小 1~1000 lux 范围内保持与光电时间的直线关系。 : 光照射到度件，光电流达到正常值之 63%的时间，称为 上升时间 ，反之一，将光遮断，而光电流减少为原来的 63%之时间，则叫做 衰弱时间。 一般其值为 10 毫秒至数秒，若置于黑暗的时 间较短 而 有照度愈强，向应时间就有愈短之倾向，此外，负载电阻增大，则上升时间就变短而衰弱时间就变长。 : CDS 之禁带宽度高达 (eV 为电子伏特 )，故可以在 20℃ ～ 70℃ 之范围内工作，当温度上升，光灵敏度减少，在低照度时特别显著。 几种不同材料光敏电阻的光谱图，如图 24 所示 图 24 光敏电阻光谱图 照度与光敏电阻阻值的特性曲线如图 25 所示 图 25 光敏电阻特性曲线 第 2 章 设计方案 11 表 26 几种 CdS 光敏电阻的参数 型号 参数 光谱响 应范围 μm 峰值 波长 μm 允许 功耗 mW 最高工 作电压 V 响应时间 光电特性 电阻温度系数 /%/℃ （ 20~60℃ ） Tτ/mS tf/mS 暗电阻值 MΩ 亮电阻值 KΩ（ 100IX） UR74A ~ 50 100 40 30 1 ~ UR74B ~ 30 50 20 15 10 ~ 4 UR74C ~ 50 100 6 4 100 ~ 2 本次设计选用 UR74A 完全能符合设计要求，所以选用 UR74A。 显示屏的选 用 方案一：采用 8 端数码管，这种显示器有共阳极和共阴极两种。 共阴极 LED 显示器的发光二极管的阴极连接在一起，通常此共阴极接地。 当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。 同样，共阳极 LED 显示器的工作 原理也一样。 显示方式可分静态显示和动态显示两种。 静态显示方式：在这种方式下，各位 LED 显示器的共阳极连接在一起并接地， 每位的短选线分别与一个 8 位的锁存器输出相连，各个 LED 的显示字符一经确定，相应锁存器的输出将维持不变，直到显示另外字符为止，正因为如此，静态显示器的亮度较高。 若用I/O 口，这需要占用 N8 位 I/O 口。 这样的话，如果显示器的个数较多，那么用的 I/O 接口就更多，因此显示位数较多的情况下，一般都不用静态显示。 动态显示方式：当多位 LED 显示时，通常将所有位的段选线相应的并联在一起，由一个8 位 I/O 口控制，形成段选线的多路复用。 而各位的共阳极或共阴极分别有相应的 I/O 口线控制，实现各位分时选通。 其中段选线占用一个 8 位 I/O 口，而位选线占用 N 个 I/O 口。 由于各位的段选线并联，段码的输出对各位来说都是相同的，因此，同一时刻，如果各位选线都处于选通状态的话，那 LED 显示器将显示相同的字符。 若要各位 LED 能显示出与本位相应的字符，就必须采用扫描显示方式，即在某一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，同时，段选线上输出相应位要显示字符的段码。 这种显示方式占用的 I/O 口个数为 8＋ N，相对静态显示少了很多，但需占用大量的 CPU 资源，当 CPU 处理别的事情时，显示可能出现闪烁或者不显示的情况。 在本设计中， CPU 需要测温，同时也需要 PWM 调制，根本上不可能实现。 方案二 :采用 1602 模块液晶，模块内部集成显示屏（ LCD panel ）、控制器（ controller）、列驱动器（ segment driver）和偏压产生电路。 使用时只要将数据总线和控制总线与单片机 IO 口相连，即可实现显示。 内部集成 192 个字符，使用时只需指明地址调用，无需自建字库。 内部集成显示缓冲区，显示时无需扫描，暂用 CPU 资源较小。 常州工学院电子信息与电气工程学院毕业设计说明书 12 综合考虑数码管和液晶显示器，从它们的分辨率、视角、可视面积、亮度与对比度、反应速度和色彩等多方面看，液晶屏都比数码管要好很多，只是在价格上液晶屏要比数码管贵点。 所以我选择 LCD。 以下是对 1602LCD 的功能、特点、管脚和如何使用的介绍：  主要特性 在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有 显示质量高、数字式接口、体积小、质量轻、功耗低等 优点。  液晶显示原理 液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。 液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集 成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便。